JPH05297236A - プレーナ光導波路の作製方法及び得られたデバイス - Google Patents
プレーナ光導波路の作製方法及び得られたデバイスInfo
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- JPH05297236A JPH05297236A JP26045692A JP26045692A JPH05297236A JP H05297236 A JPH05297236 A JP H05297236A JP 26045692 A JP26045692 A JP 26045692A JP 26045692 A JP26045692 A JP 26045692A JP H05297236 A JPH05297236 A JP H05297236A
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- C03C17/02—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
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Abstract
(57)【要約】
プレーナ光導波路の作製方法及び得られたデバイス
【目的】 導波路ようなプレーナ光デバイスの作製方法
とその装置を提供する。 【構成】 下部クラッドを有する基板を準備し、下部ク
ラッド上にコアガラスの粒子層を堆積させ、低温粘性シ
ンタにより粒子層を固化させ、光導波路を形成するた
め、固化層をパターン形成し、上部クラッドを形成する
ことにより、本発明に従いプレーナ導波路デバイスが作
製される。ガラス層はスラリー浸透、遠心分離又は電気
泳動により、短時間でかつ経済的に堆積できる。好まし
い実施例において、基板はシリコンで、コアガラスはナ
トリウム−ボロシリケートである。
とその装置を提供する。 【構成】 下部クラッドを有する基板を準備し、下部ク
ラッド上にコアガラスの粒子層を堆積させ、低温粘性シ
ンタにより粒子層を固化させ、光導波路を形成するた
め、固化層をパターン形成し、上部クラッドを形成する
ことにより、本発明に従いプレーナ導波路デバイスが作
製される。ガラス層はスラリー浸透、遠心分離又は電気
泳動により、短時間でかつ経済的に堆積できる。好まし
い実施例において、基板はシリコンで、コアガラスはナ
トリウム−ボロシリケートである。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は導波路のようなプレーナ光デバ
イスの作製方法及び得られたデバイスに係る。
イスの作製方法及び得られたデバイスに係る。
【０００２】
【発明の背景】ファイバ光通信システムの急速な拡大と
ともに、光信号を処理するためのデバイスが、ますます
重要になってきた。プレーナ基板上に作製された光導波
路を含むプレーナデバイスは、光ファイバから信号を受
け、処理するための確実な環境を作る。そのようなデバ
イスは最終的には単一の半導体基板上に、集積された光
及び電子的信号処理の可能性をもたらす。
ともに、光信号を処理するためのデバイスが、ますます
重要になってきた。プレーナ基板上に作製された光導波
路を含むプレーナデバイスは、光ファイバから信号を受
け、処理するための確実な環境を作る。そのようなデバ
イスは最終的には単一の半導体基板上に、集積された光
及び電子的信号処理の可能性をもたらす。
【０００３】プレーナ光デバイスに対する典型的な提案
には、シリコン基板上に高シリカ光導波路構造を配置す
ることが含まれる。しかし、高シリカガラスは光ファイ
バ用に適してはいるが、シリコン上で用いるのは最適で
はない。高シリカガラスは耐熱性で、シリコンとは熱膨
張係数の整合性が悪く、長い堆積時間を必要とし、かつ
多くのデバイス用途に考えられる稀土類元素に対しての
母材としてはよくない。
には、シリコン基板上に高シリカ光導波路構造を配置す
ることが含まれる。しかし、高シリカガラスは光ファイ
バ用に適してはいるが、シリコン上で用いるのは最適で
はない。高シリカガラスは耐熱性で、シリコンとは熱膨
張係数の整合性が悪く、長い堆積時間を必要とし、かつ
多くのデバイス用途に考えられる稀土類元素に対しての
母材としてはよくない。
【０００４】高シリカガラスが耐熱性であるということ
は、光導波路を作製するために、一般に高温が必要であ
ることを意味する。たとえば、高シリカコアを堆積する
ための還元炎法において、堆積した粒子は典型的な場
合、１２００℃かそれ以上でシンタされる。そのような
温度は下のシリコン中に形成された電子デバイスを損
う。
は、光導波路を作製するために、一般に高温が必要であ
ることを意味する。たとえば、高シリカコアを堆積する
ための還元炎法において、堆積した粒子は典型的な場
合、１２００℃かそれ以上でシンタされる。そのような
温度は下のシリコン中に形成された電子デバイスを損
う。
【０００５】高シリカガラス層を堆積させるための他の
技術は、許容できないほど時間のかかる傾向をもつ。た
とえば、化学気相堆積では、１時間当り１ミクロン以下
の高シリカガラスしか成長せず、シリコン上のシリカの
高圧酸化は、典型的な場合、１５ミクロンを生成させる
のに、３０時間も必要とする。従って、プレーナ導波路
を作製するための改善された方法が必要である。
技術は、許容できないほど時間のかかる傾向をもつ。た
とえば、化学気相堆積では、１時間当り１ミクロン以下
の高シリカガラスしか成長せず、シリコン上のシリカの
高圧酸化は、典型的な場合、１５ミクロンを生成させる
のに、３０時間も必要とする。従って、プレーナ導波路
を作製するための改善された方法が必要である。
【０００６】
【発明の概要】下部クラッドを有する基板を用意し、下
部クラッド上にコアガラスの粒子の層を堆積させ、低温
粘性シンタにより、粒子層を固化させ、光導波路を形成
するために固化層をパターン形成し、上部クラッドを形
成することにより、プレーナ導波路が作製される。ガラ
ス層はスラリー浸透、遠心分離又は電気泳動により、短
時間でかつ経済的に堆積させることができる。好ましい
実施例において、基板はシリコンで、コアガラスはナト
リウム−ボロシリケートである。
部クラッド上にコアガラスの粒子の層を堆積させ、低温
粘性シンタにより、粒子層を固化させ、光導波路を形成
するために固化層をパターン形成し、上部クラッドを形
成することにより、プレーナ導波路が作製される。ガラ
ス層はスラリー浸透、遠心分離又は電気泳動により、短
時間でかつ経済的に堆積させることができる。好ましい
実施例において、基板はシリコンで、コアガラスはナト
リウム−ボロシリケートである。
【０００７】
【実施例の説明】図面を参照すると、図１はプレーナ光
デバイスの作製工程を示し、図２は図１のプロセスにお
ける各種段階での好ましいデバイスの概略断面を示す。
デバイスの作製工程を示し、図２は図１のプロセスにお
ける各種段階での好ましいデバイスの概略断面を示す。
【０００８】図１Ａに示されるように、第１の工程は基
板（図２の１０）を準備することである。基板１０は単
結晶シリコンのような好ましくは半導体で、一対の本質
的に平坦な主表面１１Ａ及び１１Ｂをもつことが好まし
い。
板（図２の１０）を準備することである。基板１０は単
結晶シリコンのような好ましくは半導体で、一対の本質
的に平坦な主表面１１Ａ及び１１Ｂをもつことが好まし
い。
【０００９】第２の工程は、図１Ｂに示されるように、
主表面１１Ａに下部クラッドガラスの層１２Ａを形成す
ることである。好ましいシリコン基板の場合、下部クラ
ッド１２Ａは基板を高圧及び高温において酸素に露出す
ることによって形成された高シリカガラスである。好ま
しくは、層１２Ａは２５ｐ．ｓ．ｉの蒸気圧及び１０５
０℃の温度において、高圧水蒸気酸化させることによ
り、成長させる。層１２Ａは１０−２０ミクロンの厚さ
が好ましく、熱的な不整合によるそりを防止するため、
同じ厚さの同じガラスの層１２Ｂを、表面１２Ｂに形成
するのが有利である。下部クラッド層は基板とほぼ等し
いか小さい熱膨張係数をもつのが有利である。もし基板
が下部クラッドガラスを含むなら、第２の工程は、もち
ろん必要ない。
主表面１１Ａに下部クラッドガラスの層１２Ａを形成す
ることである。好ましいシリコン基板の場合、下部クラ
ッド１２Ａは基板を高圧及び高温において酸素に露出す
ることによって形成された高シリカガラスである。好ま
しくは、層１２Ａは２５ｐ．ｓ．ｉの蒸気圧及び１０５
０℃の温度において、高圧水蒸気酸化させることによ
り、成長させる。層１２Ａは１０−２０ミクロンの厚さ
が好ましく、熱的な不整合によるそりを防止するため、
同じ厚さの同じガラスの層１２Ｂを、表面１２Ｂに形成
するのが有利である。下部クラッド層は基板とほぼ等し
いか小さい熱膨張係数をもつのが有利である。もし基板
が下部クラッドガラスを含むなら、第２の工程は、もち
ろん必要ない。
【００１０】図１Ｃに示されるように、次の工程は層１
２Ａ上に、コアガラス粒子の層１３を堆積させることで
ある。好ましくはコアガラス粒子は主として、約１ミク
ロンより小さな径をもつ小さな粒子から成る。粒子は重
量に対し、対数的な分布曲線をもち、約０．２ミクロン
が平均であると有利である。基本的な工程として、その
ような粒子を供給することは、ガラスを微細に粉砕し、
粉砕した粒子を液体中に分散させ、遠心分離を用いて、
寸法により粒子を分けることにより得られる。
２Ａ上に、コアガラス粒子の層１３を堆積させることで
ある。好ましくはコアガラス粒子は主として、約１ミク
ロンより小さな径をもつ小さな粒子から成る。粒子は重
量に対し、対数的な分布曲線をもち、約０．２ミクロン
が平均であると有利である。基本的な工程として、その
ような粒子を供給することは、ガラスを微細に粉砕し、
粉砕した粒子を液体中に分散させ、遠心分離を用いて、
寸法により粒子を分けることにより得られる。
【００１１】シングルモード導波路に有用なコアガラス
組成は、クラッド層１２Ａより約０．５％ないし０．７
％高い屈折率と、基板１０とほぼ同じ熱膨張係数をも
つ。マルチモードコアの場合、屈折率はクラッドより１
ないし３％高い。シリコン基板に対して好ましいコア組
成物は、コーニング７７４０及び７０７０のようなナト
リウム−ボロシリケートである。コーニング７７４０は
重量にして８１％のＳｉＯ2、１３％のＢ2Ｏ3、４％の
Ｎａ2Ｏ、２％のＡｌ2Ｏ3から成る。それは１．４６９
の屈折率と、シリコンの３５×１０-7／℃に比べ３２．
５×１０-7／℃の熱膨張係数をもつ。コーニング７０７
０は７１％のＳｉＯ2、２６％のＢ2Ｏ3、 ２％のＮａ2
Ｏ及び１％のＡｌ2Ｏ3 から成る。それは１．４７５の
屈折率と３２×１０-7／℃の熱膨張係数をもつ。
組成は、クラッド層１２Ａより約０．５％ないし０．７
％高い屈折率と、基板１０とほぼ同じ熱膨張係数をも
つ。マルチモードコアの場合、屈折率はクラッドより１
ないし３％高い。シリコン基板に対して好ましいコア組
成物は、コーニング７７４０及び７０７０のようなナト
リウム−ボロシリケートである。コーニング７７４０は
重量にして８１％のＳｉＯ2、１３％のＢ2Ｏ3、４％の
Ｎａ2Ｏ、２％のＡｌ2Ｏ3から成る。それは１．４６９
の屈折率と、シリコンの３５×１０-7／℃に比べ３２．
５×１０-7／℃の熱膨張係数をもつ。コーニング７０７
０は７１％のＳｉＯ2、２６％のＢ2Ｏ3、 ２％のＮａ2
Ｏ及び１％のＡｌ2Ｏ3 から成る。それは１．４７５の
屈折率と３２×１０-7／℃の熱膨張係数をもつ。
【００１２】粒子コアガラスの層は、スラリー浸透、遠
心分離又は電気泳動を含むいくつかの方法のいずれかに
よって堆積させることができる。スラリー浸透はブチル
アルコールのような液体中に粒子の均一なスラリーを形
成し、液体中に試料を浸し、堆積した層を乾燥させるこ
とを含む。図３にグラフで示されるように、得られた粒
子の層の厚さは、負荷すなわちスラリーの重量に対する
浮かせた粒子の比の関数である。得られた粒子層は、理
論的な密度の約４０％である。
心分離又は電気泳動を含むいくつかの方法のいずれかに
よって堆積させることができる。スラリー浸透はブチル
アルコールのような液体中に粒子の均一なスラリーを形
成し、液体中に試料を浸し、堆積した層を乾燥させるこ
とを含む。図３にグラフで示されるように、得られた粒
子の層の厚さは、負荷すなわちスラリーの重量に対する
浮かせた粒子の比の関数である。得られた粒子層は、理
論的な密度の約４０％である。
【００１３】粒子を浮かした液体中に基板を配置し、遠
心分離運動により、基板に対して粒子を動かすことを含
む遠心分離によって、理論的な密度の６０％に近い高密
度粒子層が生成する。好ましい遠心分離は、約４０００
ｒ．ｐ．ｍで得られ、３２００ｇの加速度が５−１０分
間生じる。
心分離運動により、基板に対して粒子を動かすことを含
む遠心分離によって、理論的な密度の６０％に近い高密
度粒子層が生成する。好ましい遠心分離は、約４０００
ｒ．ｐ．ｍで得られ、３２００ｇの加速度が５−１０分
間生じる。
【００１４】電気泳動は１０００オングストロームのア
ルミニウムのような後に不要となる導電層を層１２Ａ上
に形成する基本的な工程、粒子を含む極性液体中に試料
を配置する工程及び液体中の陰極に対して、アルミニウ
ム層に正の電圧を印加することを含む。粒子は基板へ移
動する。図４に示されるように、約３０秒を越えた時間
では、堆積した厚さはゾル負荷と印加電圧Ｖの関数であ
る。好ましい条件はＶ＝３００ボルト、電流Ｉ＝１００
ｍＡで、電極間隔Ｄ＝２ｃｍである。得られた粒子層は
理論的密度の約７０％に達し、その後の加熱工程で、ア
ルミニウムは隣接したガラス層中に拡散する。
ルミニウムのような後に不要となる導電層を層１２Ａ上
に形成する基本的な工程、粒子を含む極性液体中に試料
を配置する工程及び液体中の陰極に対して、アルミニウ
ム層に正の電圧を印加することを含む。粒子は基板へ移
動する。図４に示されるように、約３０秒を越えた時間
では、堆積した厚さはゾル負荷と印加電圧Ｖの関数であ
る。好ましい条件はＶ＝３００ボルト、電流Ｉ＝１００
ｍＡで、電極間隔Ｄ＝２ｃｍである。得られた粒子層は
理論的密度の約７０％に達し、その後の加熱工程で、ア
ルミニウムは隣接したガラス層中に拡散する。
【００１５】図１０は固化層１３（図２Ｄ）を形成する
ために、低温粘性シンタにより、粒子層１３（図２Ｃ）
を固化させる第４工程を示す。粘性シンタは粒子材料の
表面駆動固化を達成するために、軟化点以下の温度に試
料を加熱することを含む。コアガラスから気泡を除去す
るために、典型的な場合１２００℃かそれ以上の温度を
必要とする従来技術と異なり、粘性シンクは８５０℃−
９５０℃といった低さの軟化点以下の温度において、粒
子層を固化させることができる。この固化はヘリウムの
ような不活性ガス内で、ＴGないしＴG＋１００℃の温度
範囲の炉中で行うのが好ましい。ナトリウム−ボロシリ
ケートガラスの場合、好ましい燃焼プログラムは、以下
のとおりである。（１）有機物質を焼いて除去するため
に、５５０℃のＯ2 中で１時間、（２）室温に冷却、
（３）室温からＨｅ中６００℃へ２時間（４）粘性シン
タをするために、６００℃からＯ2 を２％有するＨｅ中
９５０℃へ、２４時間（５）炉を室温に冷却。
ために、低温粘性シンタにより、粒子層１３（図２Ｃ）
を固化させる第４工程を示す。粘性シンタは粒子材料の
表面駆動固化を達成するために、軟化点以下の温度に試
料を加熱することを含む。コアガラスから気泡を除去す
るために、典型的な場合１２００℃かそれ以上の温度を
必要とする従来技術と異なり、粘性シンクは８５０℃−
９５０℃といった低さの軟化点以下の温度において、粒
子層を固化させることができる。この固化はヘリウムの
ような不活性ガス内で、ＴGないしＴG＋１００℃の温度
範囲の炉中で行うのが好ましい。ナトリウム−ボロシリ
ケートガラスの場合、好ましい燃焼プログラムは、以下
のとおりである。（１）有機物質を焼いて除去するため
に、５５０℃のＯ2 中で１時間、（２）室温に冷却、
（３）室温からＨｅ中６００℃へ２時間（４）粘性シン
タをするために、６００℃からＯ2 を２％有するＨｅ中
９５０℃へ、２４時間（５）炉を室温に冷却。
【００１６】固化した層１４の所望の厚さは、デバイス
の用途に依存する。マルチモード光ファイバの場合、厚
さは典型的な場合１５−５０ミクロンの範囲である。シ
ングルモード導波路の場合、典型的な場合３−８ミクロ
ンである。
の用途に依存する。マルチモード光ファイバの場合、厚
さは典型的な場合１５−５０ミクロンの範囲である。シ
ングルモード導波路の場合、典型的な場合３−８ミクロ
ンである。
【００１７】次の工程は図１Ｅに示されるように、固化
した層の導波路構造（図２Ｅの１５）へのパターン形成
である。これは５０％ＨＦの１０：１希釈をエッチャン
トとして用いた従来のフォトリソグラフィプロセスで行
える。パターンの形はデバイスの意図する用途に依存す
る。典型的な場合、光導波路コアは横方向断面が本質的
に正方形で、高温での拡散により、所望のように丸くな
る。たとえば、カプラ及びビームスプリッタ用の導波路
構造の、縦方向の形状がそれぞれ図５Ａ及び５Ｂに示さ
れている。
した層の導波路構造（図２Ｅの１５）へのパターン形成
である。これは５０％ＨＦの１０：１希釈をエッチャン
トとして用いた従来のフォトリソグラフィプロセスで行
える。パターンの形はデバイスの意図する用途に依存す
る。典型的な場合、光導波路コアは横方向断面が本質的
に正方形で、高温での拡散により、所望のように丸くな
る。たとえば、カプラ及びビームスプリッタ用の導波路
構造の、縦方向の形状がそれぞれ図５Ａ及び５Ｂに示さ
れている。
【００１８】コアガラスをエッチングによりパターン形
成する代りに、もしコアを電気泳動で堆積させるなら、
後に不要となるアルミニウム層を電気泳動堆積工程前
に、パターン形成することができる。コアガラス粒子は
パターン形成されたアルミニウム上にのみ、堆積するで
あろう。
成する代りに、もしコアを電気泳動で堆積させるなら、
後に不要となるアルミニウム層を電気泳動堆積工程前
に、パターン形成することができる。コアガラス粒子は
パターン形成されたアルミニウム上にのみ、堆積するで
あろう。
【００１９】図１Ｆは最終工程を示し、構造１５上に上
部クラッドガラス層１６を形成するものである。層１６
は導波路１５より低い屈折率と、１０−１５ミクロンの
厚さを有する。層１６は層１２と同じ高シリカガラス組
成であることが好ましい。層１６はスラリー浸透とそれ
に続く上述の固化により形成するのが有利である。得ら
れる構造は、光導波路として働く。
部クラッドガラス層１６を形成するものである。層１６
は導波路１５より低い屈折率と、１０−１５ミクロンの
厚さを有する。層１６は層１２と同じ高シリカガラス組
成であることが好ましい。層１６はスラリー浸透とそれ
に続く上述の固化により形成するのが有利である。得ら
れる構造は、光導波路として働く。
【００２０】クラッド層１２Ａ及び１６としてコアより
低い屈折率を有するナトリウム−ボロシリケートガラス
を用いることにより、作製において更に利点が得られる
と考えられる。この例では、下部クラッド層及び上部ク
ラッドはともに粒子として堆積でき、コアについて述べ
たように、粘性シンタによって固化することができる。
低い屈折率を有するナトリウム−ボロシリケートガラス
を用いることにより、作製において更に利点が得られる
と考えられる。この例では、下部クラッド層及び上部ク
ラッドはともに粒子として堆積でき、コアについて述べ
たように、粘性シンタによって固化することができる。
【００２１】上述の方法及び得られたデバイスは、従来
の方法及びデバイスに比べ、いくつかの明らかな利点を
もつ。第１に、クラッドとともに導波路構造１５は、短
時間かつ比較的低温で堆積及び固化される。更に、ナト
リウム−ボロシリケートはシリコンと熱的に両立し、稀
土類ドーパントに対する優れた母体として働く。
の方法及びデバイスに比べ、いくつかの明らかな利点を
もつ。第１に、クラッドとともに導波路構造１５は、短
時間かつ比較的低温で堆積及び固化される。更に、ナト
リウム−ボロシリケートはシリコンと熱的に両立し、稀
土類ドーパントに対する優れた母体として働く。
【００２２】図５は図２のプレーナ導波路構造を用いた
２つの光回路要素の概略上面図を示す。たとえば、図５
Ａは基板１０上のクラッド（図示されていない）内に、
所望のように形成及び配置された２つのコア１５Ａ及び
１５Ｂを含む導波路構造を含む単一光方向性カプラを示
す。コアは光が１つのコアから他方へ結合する相互作用
領域を規定するために、相互に数ミクロン以内に近づけ
るようにパターン形成される。２−３ミクロンの間隔の
場合、１００％カップリングのための典型的な相互作用
長は、１．２９ないし１．５５ミクロンの範囲の波長に
対し、２−４ミクロンである。
２つの光回路要素の概略上面図を示す。たとえば、図５
Ａは基板１０上のクラッド（図示されていない）内に、
所望のように形成及び配置された２つのコア１５Ａ及び
１５Ｂを含む導波路構造を含む単一光方向性カプラを示
す。コアは光が１つのコアから他方へ結合する相互作用
領域を規定するために、相互に数ミクロン以内に近づけ
るようにパターン形成される。２−３ミクロンの間隔の
場合、１００％カップリングのための典型的な相互作用
長は、１．２９ないし１．５５ミクロンの範囲の波長に
対し、２−４ミクロンである。
【００２３】図５Ｂは光信号を分枝し、結合するのに有
用な、単一光ビームスプリッタを示す。ここで、最初単
一の導波路だったものは、複数の導波路にくり返し分枝
するように、パターン形成される。１方向には、デバイ
スはビームスプリッタとして動作する。逆方向には、そ
れはいくつかのビームを結合する。光ファイバをコア１
５と位置合せするために、当業者には周知の技術に従
い、図５Ａ及び５Ｂの構造には、光ファイバ誘導溝（図
示されていない）を設けることができる。
用な、単一光ビームスプリッタを示す。ここで、最初単
一の導波路だったものは、複数の導波路にくり返し分枝
するように、パターン形成される。１方向には、デバイ
スはビームスプリッタとして動作する。逆方向には、そ
れはいくつかのビームを結合する。光ファイバをコア１
５と位置合せするために、当業者には周知の技術に従
い、図５Ａ及び５Ｂの構造には、光ファイバ誘導溝（図
示されていない）を設けることができる。
【００２４】上で述べた実施例は、本発明の原理を表わ
すことのできる多くの可能な実施例の二、三の例を示し
ただけであることを理解すべきである。たとえば、図５
は図２に描かれた導波路構造を用いて作製できる可能な
光回路要素の多くの中の２つのみを示す。導波路構造を
パターン形成できる他の光回路要素には、直線導波路、
曲線、Ｘ交差、光スイッチ及びＹ分枝が含まれる。更
に、方法について、シリコン基板とナトリウム−ボロシ
リケートコアを例に述べてきたが、方法はフッ化物、リ
ン酸塩又は鉛ガラスとともに、ステンレススチールのよ
うな他の型の基板及びガラスとともに使用できる。多く
のかつ様々な他の構成が、本発明の精神と視野を離れる
ことなく、当業者にはこれらの原理に従い容易に考案で
きる。
すことのできる多くの可能な実施例の二、三の例を示し
ただけであることを理解すべきである。たとえば、図５
は図２に描かれた導波路構造を用いて作製できる可能な
光回路要素の多くの中の２つのみを示す。導波路構造を
パターン形成できる他の光回路要素には、直線導波路、
曲線、Ｘ交差、光スイッチ及びＹ分枝が含まれる。更
に、方法について、シリコン基板とナトリウム−ボロシ
リケートコアを例に述べてきたが、方法はフッ化物、リ
ン酸塩又は鉛ガラスとともに、ステンレススチールのよ
うな他の型の基板及びガラスとともに使用できる。多く
のかつ様々な他の構成が、本発明の精神と視野を離れる
ことなく、当業者にはこれらの原理に従い容易に考案で
きる。
【図１】プレーナ光デバイスを作製するために用いられ
る好ましいプロセス工程を示す流れ図である。
る好ましいプロセス工程を示す流れ図である。
【図２】図１のプロセスにおける各種工程におけるプレ
ーナ光デバイスの概略断面図である。
ーナ光デバイスの概略断面図である。
【図３】スラリー中の粒子の負荷の関数として、固化さ
れないスラリー浸透層の厚さを示すグラフである。
れないスラリー浸透層の厚さを示すグラフである。
【図４】印加電圧の関数として、いくつかのゾル浸透値
に対して、固化された電気泳動堆積層の厚さを示すグラ
フである。
に対して、固化された電気泳動堆積層の厚さを示すグラ
フである。
【図５】図２のデバイスが応用できる各種形態の概略立
面図である。
面図である。
１０ 基 板 １１Ａ，１１Ｂ 主表面 １２Ａ 下部クラッド層、クラッド層、層 １２Ｂ 層 １３ 層、固化層、粒子層 １４ 層 １５ 導波路構造、構造、コア １５Ａ，１５Ｂ コ ア １６ クラッド層、層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スハス ダッタトレヤ バンダーカー アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，マレイ ヒル，１−エー，サウスゲー ト ロード 68 (72)発明者 ジョン バーネット マックチェスニー アメリカ合衆国 08833 ニュージャーシ ィ，レバノン，クレートタウン ロード ボックス 187
Claims (11)
- 【請求項１】 基板を準備する工程、 基板上に、下部クラッドとして働くガラス層を堆積させ
る工程；下部クラッド上に、それより大きな屈折率を有
するガラスの粒子層を堆積させる工程；粘性シンタによ
り粒子層を固化させる工程；光導波路コアを規定するた
めに、固化層をパターン形成する工程；コアより低い屈
折率を有する上部クラッドとして働かせるために、パタ
ーン形成したコア上に、ガラスの層を堆積させる工程を
含むプレーナ光デバイスの作製方法。 - 【請求項２】 前記下部クラッドは、前記基板上に、ガ
ラス粒子の層を堆積させ、粘性シンタにより粒子層を固
化させることにより配置される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記粒子層は下部クラッドをガラス粒子
を含むスラリーに接触させることにより、前記下部クラ
ッド上に配置される請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記粒子層は遠心分離により、前記下部
クラッド上に配置される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記粒子層は電気泳動により、前記下部
クラッド上に配置される請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記粒子層は特性温度ＴG を有するガラ
スで、前記シンタはＴG ないしＴG＋１００℃の範囲で
行われる請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記基板はシリコンから成り；前記下部
クラッドは高シリカガラスであり；前記コアはナトリウ
ム−ボロシリケートガラスから成り；前記上部クラッド
は高シリカガラスから成る請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記上部クラッドは、パターン形成され
たコアを、ガラス粒子を含むスラリーに接触させること
により、パターン形成されたコア上に配置される請求項
１記載の方法。 - 【請求項９】 前記粒子層は主として、約１ミクロンよ
り小さな径を有するガラス粒子を含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項１０】 単結晶シリコンから成る基板を準備す
る工程；シリコン基板上に、下部クラッドとして働かせ
るために、高シリカガラスの層を成長させる工程；下部
クラッド上に、約１ミクロンより小さな径をもつナトリ
ウム−ボロシリケートガラスの粒子を主として含む粒子
層を配置する工程；８５０℃−９５０℃の範囲の温度に
おいて、粘性シンタにより、前記粒子層を固化させる工
程；光導波路コアを規定するため、前記固化層をパター
ン形成する工程；及び前記コア上に、上部クラッドとし
て働かせるために、前記コアより低い屈折率を有するガ
ラスの層を配置する工程を含むプレーナ光デバイスの作
製方法。 - 【請求項１１】 下部クラッドガラス層を含む基板を準
備する工程；前記下部クラッド層上に、それより高い屈
折率を有するガラスの粒子を含む粒子層を配置する工
程；粒子ガラスに対し、ＴgないしＴg＋１００℃の範囲
の温度において、シンタすることによって、前記粒子層
を固化させる工程；光導波路コアを規定するため、固化
層をパターン形成する工程；パターン形成されたコア上
に、コアのガラスより低い屈折率をもつガラスの層を配
置する工程を含むプレーナ光デバイスの作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US76850691A | 1991-09-30 | 1991-09-30 | |
| US768506 | 1991-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297236A true JPH05297236A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3283922B2 JP3283922B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
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Family Applications (1)
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| JP26045692A Expired - Lifetime JP3283922B2 (ja) | 1991-09-30 | 1992-09-30 | プレーナ光導波路の作製方法及び得られたデバイス |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3283922B2 (ja) |
| DE (1) | DE69224454T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005513476A (ja) * | 2001-12-12 | 2005-05-12 | プロイミュン リミテッド | 液状懸濁液または溶液中の分析物測定機器とその方法 |
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| CN109669237B (zh) * | 2018-12-13 | 2020-12-15 | 吉林华微电子股份有限公司 | 半导体硅基光波导器件及其制备方法 |
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-
1992
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- 1992-09-24 DE DE1992624454 patent/DE69224454T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-30 JP JP26045692A patent/JP3283922B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005513476A (ja) * | 2001-12-12 | 2005-05-12 | プロイミュン リミテッド | 液状懸濁液または溶液中の分析物測定機器とその方法 |
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| EP0535861A2 (en) | 1993-04-07 |
| EP0535861B1 (en) | 1998-02-18 |
| EP0535861A3 (en) | 1994-06-08 |
| DE69224454D1 (de) | 1998-03-26 |
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